《存儲技術基礎》課程論文

長沙理工大學《存儲技術基礎》課程論文備份技術應用現(xiàn)狀調查張逸凡學院計算機與通信工程專業(yè)通信工程班級通信班學號2012學生姓名指導教師課程成績完成日期2015年6月5日 備份技術應用現(xiàn)狀調查學生姓名：指導老師：摘要隨著信息技術的飛速發(fā)展，人們對計算機信息系統(tǒng)的依賴程度越來越強，如何安全有效地進行信息的備份，已成為人們非常關注的問題。備份技術又分為系統(tǒng)備份和數(shù)據(jù)備份，其中系統(tǒng)備份主要用于系統(tǒng)出現(xiàn)故障后的后備支援，本文主要介紹的是數(shù)據(jù)備份技術，首先介紹數(shù)據(jù)備份的發(fā)展歷程，然后論述數(shù)據(jù)備份的發(fā)展現(xiàn)狀以及備份所用到的技術。最后提出了數(shù)據(jù)備份技術的發(fā)展趨勢。關鍵詞信息技術；備份技術；數(shù)據(jù)備份引言近年來隨著計算機存儲信息量的增長數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)備份和災難恢復日益成為引人關注的重要研究課題尤其是數(shù)據(jù)備份占有重要地位它已經(jīng)成為計算機存儲領域里一個相對獨立的分支讓用戶始料未及的是信息的及時可用性導致數(shù)據(jù)或文件不能被刪除大型的電子商務和存儲在關系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)也驅使數(shù)據(jù)存儲的增長對更大的數(shù)據(jù)庫更大的文件系統(tǒng)更長的文件名以及更長的路徑名的需要也在成比例地增長著為保護不斷增長的數(shù)據(jù)防止數(shù)據(jù)丟失數(shù)據(jù)備份技術作為數(shù)據(jù)保護的重要方式也得到了長足的發(fā)展更加受到人們的重視。2數(shù)據(jù)備份的發(fā)展歷程數(shù)據(jù)備份的發(fā)展過程可以概括為一句話：備份的發(fā)展貫穿了計算機的發(fā)展史，它是計算機發(fā)展史的縮影，并且經(jīng)歷了三個階段：第一個階段是計算機網(wǎng)絡出現(xiàn)以前的單機備份。在此階段是“單機處理，軟盤交流”的個人行為想起來時才去備份，是典型的拍腦袋的舉動，具有較大的不確定性，沒有得到重視；其備份的形式通常就是對要備份的文件復制到硬盤的另一個位置或者軟盤上，數(shù)據(jù)得不到安全有效的保護。第二個階段是局域網(wǎng)環(huán)境的備份。由于網(wǎng)絡的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)共享在這個階段顯得日益重要，數(shù)據(jù)備份得到了應有的重視，成為了系統(tǒng)管理員或應用操作員日常工作的一部分；備份的數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡中整個企業(yè)的數(shù)據(jù)，介質以磁帶為主，不再是以前磁盤對磁盤的備份，但依然是系統(tǒng)管理員的手工作業(yè)，通常是通過備份工具或是備份命令，腳本進行人機交互執(zhí)行，效率不高，逐漸成為系統(tǒng)管理員工作領域中繁重的負擔，還沒有出現(xiàn)商業(yè)化備份軟件，研究性備份系統(tǒng)開始誕生。最后一個階段是基于的應用環(huán)境下的備份。這期間的典型表現(xiàn)是企業(yè)的整個業(yè)務流程依賴于Internet/Intranet網(wǎng)絡環(huán)境；網(wǎng)絡應用更加復雜化，計算模式由C/S、B/S到P2P復雜多變，數(shù)據(jù)種類增加，異種數(shù)據(jù)庫，多種文件系統(tǒng)和操作平臺呈現(xiàn)在異構的企業(yè)計算機網(wǎng)絡中；數(shù)據(jù)量劇增，存儲空間增大，數(shù)據(jù)存儲位置變得分散；出現(xiàn)NAS和SAN存儲機制，備份技術在結構上也得到了長久的發(fā)展，基本工作機制也逐步得到更新。3數(shù)據(jù)備份技術的發(fā)展現(xiàn)狀分析3.1數(shù)據(jù)備份的概念數(shù)據(jù)備份雖然出現(xiàn)了相當長的時間，到目前為止，仍然沒有完全統(tǒng)一的定義。不同的研究者給數(shù)據(jù)備份提出了不同的定義，在此簡單列舉有代表性的定義，分別從不同的角度對數(shù)據(jù)備份概念進行了描述，。有助于對數(shù)據(jù)備份的一些基本特征有一定的理解。在單機備份時期，數(shù)據(jù)備份就是指數(shù)據(jù)的復制，進行數(shù)據(jù)拷貝，另外多存放一份副本。隨著計算機的發(fā)展，數(shù)據(jù)備份的內涵變得更得豐富起來。Lyons和Alan在1996年給出的定義為：數(shù)據(jù)備份就是僅僅對數(shù)據(jù)所作的副本存儲，以便公司員工能夠去災難發(fā)生地點用曾經(jīng)備份過的數(shù)據(jù)還原文件和應用軟件能夠如什么也沒發(fā)生過一樣繼續(xù)企業(yè)活動；ORACLE公司給出的定義為：備份就是數(shù)據(jù)的一份復制，這份復制可以包括數(shù)據(jù)庫的多個重要部分如控制文件和數(shù)據(jù)文件等，備份是一種安全措施，用來防止未預料到的數(shù)據(jù)丟失和應用性錯誤，如果丟失了原來的數(shù)據(jù)，那么可以通過備份來重新構建；在描述數(shù)據(jù)備份時，強調一個全面災難恢復計劃中的備份和恢復同等重要，把數(shù)據(jù)備份的概念分解為若干個環(huán)節(jié)比如決定備份什么，、何時進行備份及如何進行備份來論述。從這些描述可知，數(shù)據(jù)備份的本質依然保持其原始含義即數(shù)據(jù)的復制。結合當今技術，可將數(shù)據(jù)備份定義描述為：為保護系統(tǒng)正常運行，不受各種數(shù)據(jù)災難的影響，對數(shù)據(jù)進行另外的復制，并存放在不同于原來的數(shù)據(jù)位置，以防發(fā)生數(shù)據(jù)丟失時確保成功恢復數(shù)據(jù)，這一切所涉及的軟件、硬件及管理過程的集合。這個定義從多個角度來描述數(shù)據(jù)備份，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)備份是個內涵豐富的概念。一般認為數(shù)據(jù)備份主要涉及三個技術領域：（1）備份硬件，包括系統(tǒng)、適配器、存儲技術及網(wǎng)絡；存儲介質通常指磁性磁帶；備份軟件包括數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復功能的軟件。但在這三者之中，起主導作用的是備份軟件，也可以完全這么說：數(shù)據(jù)備份技術是存儲領域中面向應用的數(shù)據(jù)保護的增值性軟件技術。3.2數(shù)據(jù)備份的意義從數(shù)據(jù)備份的概念，可知數(shù)據(jù)備份對保護數(shù)據(jù)具有相當關鍵、相當重要的作用。其根本目的，重新利用，也就是說，一個無法恢復的備份對任何系統(tǒng)來說都是毫無意義的。所以說，數(shù)據(jù)備份的意義首先在于對數(shù)據(jù)以某種方式加以額外的保留，以便在系統(tǒng)遭受破壞或其他特定情況下，能成功重新加以利用，防止防范意外事件對系統(tǒng)破壞。其次，數(shù)據(jù)備份是歷史數(shù)據(jù)保存歸檔的最佳方式。換言之，即便系統(tǒng)正常工作，沒有任何數(shù)據(jù)丟失或破壞發(fā)生，數(shù)據(jù)備份仍然具有非常大的意義，如為我們進行歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計和分析，以及重要信息的電子歸檔保存提供了可能性。再次，數(shù)據(jù)備份是保護數(shù)據(jù)的重要方式之一。在當今技術環(huán)境下，它與服務器可用群集技術、遠程容災技術三者相互融合優(yōu)勢互補，共同承擔著系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護任務。在具有一定規(guī)模的系統(tǒng)中，備份技術、群集技術和容災技術互相不可替代，并且穩(wěn)定和諧地協(xié)同工作，共同保證著系統(tǒng)的正常運轉。3.3備份與容災、集群的關系數(shù)據(jù)備份在多數(shù)情況下是指數(shù)據(jù)從在線狀態(tài)，剝離到離線狀態(tài)的過程，我們可以從表1中看出這與服務器高可用集群技術以及遠程容災技術，具有本質上的區(qū)別。雖然從目的上講，這些技術都是為了消除或減弱意外事件給系統(tǒng)帶來的嚴重影響，但是由于它們側重的數(shù)據(jù)保護方向不同，實現(xiàn)的手段和產生的效果也不盡相同。群集和容災技術的目的，是為了保證系統(tǒng)的可用性。也就是說，當意外發(fā)生時，系統(tǒng)所提供的服務和功能不會因此而間斷，對數(shù)據(jù)而言，集群和容災技術是保護系統(tǒng)的在線狀態(tài)。保證數(shù)據(jù)可以隨時被訪問。而相對來說，備份技術的目的，是將整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或狀態(tài)保存下來，這種方式不僅可以挽回硬件設備損壞帶來的損失，也可以挽回邏輯錯誤和人為惡意破壞的損失。然而，數(shù)據(jù)備份技術并不保證系統(tǒng)的實時可用性，也就是說，一旦意外發(fā)生，備份技術只保證數(shù)據(jù)可以恢復，但是恢復過程需要一定的時間，在此期間，系統(tǒng)是不可用的。表1備份、集群與容災技術的比較4備份的常用技術數(shù)據(jù)備份技術有多種實現(xiàn)形式，從不同的角度可以對備份進行不同的分類。4.1數(shù)據(jù)備份技術的模式角度分類（1）邏輯備份。每個文件都是由不同的邏輯塊組成"每一個邏輯的文件塊存儲在物理磁盤塊上。該方法不需要將欲備份文件運行在歸擋模式下，不但備份簡單，而且可以不需要外部存儲設備，包括導出M導入"這種方法包括讀取一系列的數(shù)據(jù)日志，并寫入文件中，這些日志的讀取與其所處位置無關。（2）物理備份。該方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整恢復，但數(shù)據(jù)必須運行在歸擋模式下（業(yè)務數(shù)據(jù)在非歸擋模式下運行），且需要極大的外部存儲設備，例如磁帶庫，具體包括冷備份和熱備份"冷備份和熱備份是物理備份（也稱低級備份），它涉及到組成數(shù)據(jù)庫的文件，但不考慮邏輯內容。4.2從數(shù)據(jù)備份技術的策略角度分類（1）全備份。全備份就是指對某一個時間點上的所有數(shù)據(jù)或應用進行的一個完全拷貝，當發(fā)生數(shù)據(jù)災難時，只要用一份備份資料，就可以恢復丟失的數(shù)據(jù)。不足之處為：在備份數(shù)據(jù)中有大量內容是重復的，這些重復的數(shù)據(jù)占用了大量的空間；另外，由于需要備份的數(shù)據(jù)量比較大，備份所需時間也就較長。（2）增量備份.增量備份是指在一次全備份或上一次增量備份后，以后每次的備份只需備份與前一次相比增加或者被修改的文件，該數(shù)據(jù)備份技術的優(yōu)點是沒有重復的備份數(shù)據(jù)，節(jié)省空間，縮短備份時間，缺點在于當數(shù)據(jù)發(fā)生災難時，恢復數(shù)據(jù)比較麻煩，必須具有上一次全備份和所有增量備份文件，并且它們必須沿著從全備份到依次增量備份的時間順序逐個反推恢復，其中任何一個數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)出了問題，都會導致整個后續(xù)數(shù)據(jù)的癱瘓，同時這也極大地延長了恢復時間。（3）差分備份。數(shù)據(jù)管理人員在規(guī)定的時間進行一次系統(tǒng)完全備份，然后在接下來的時間里，再將當天所有與前一次不同的數(shù)據(jù)做備份。差分備份無需每天都做系統(tǒng)完全備份，備份所需時間短，節(jié)省空間，數(shù)據(jù)恢復也很方便。5數(shù)據(jù)備份的發(fā)展趨勢為適應備份需求的變化，備份技術需要克服數(shù)據(jù)的分散給備份帶來的困難、需要應付種類繁多的數(shù)據(jù)類型、需要大容量的存儲介質并對存儲介質進行更好的管理。同時，備份不能影響企業(yè)應用系統(tǒng)的可用性，應在業(yè)務少時備份。備份日志信息應能有效管理并在此基礎上提供報表分析、警報發(fā)送等功能。備份操作應該簡單易行，友好操作直觀等。這些新的備份需求將引領著數(shù)據(jù)備份技術的新發(fā)展，由此產生以下幾方面的發(fā)展趨勢：（1）應全方位數(shù)據(jù)保護的要求，最新的備份技術將由主要致力于Files和Database6/7的備份，逐漸擴展到WEB、OA、Boot、Partition、OS、Email、Application等領域，將整個企業(yè)或組織網(wǎng)絡內的信息集成一體化全方位備份。（2）備份軟件會朝著更加智能化的方向發(fā)展，比如備份策略更加人性化、智能化。手工恢復會進一步減少，自動恢復會不斷增多。會出現(xiàn)郵件，短信通知備份報告或警報，移動監(jiān)控備份操作。（3）與數(shù)據(jù)保護的其他方式結合更緊密，尤其是結合網(wǎng)絡。硬件的集群化，走與SAN和NAS融合的道路。與此同時，因成本管理原因與容災，鏡象技術有融合發(fā)展的應用需求，這會提升并行備份。大容量存儲等備份時間及空間上的性能。（4）備份技術會出現(xiàn)一些標準和規(guī)范，1997年成立的網(wǎng)絡存儲官方工業(yè)協(xié)會SNIA，在推動存儲領域技術大發(fā)展的同時，必定為第二個最廣泛的網(wǎng)絡存儲應用即網(wǎng)絡備份倡導制定出一些標準和規(guī)范，來解決備份技術領域許多不統(tǒng)一的問題6結束語正如以上所述，數(shù)據(jù)備份作為存儲領域的一個重要組成部分，其在存儲系統(tǒng)中的地位和作用都是不容忽視的。隨著存儲技術的進步和發(fā)展，在SAN和NAS這些新的存儲系統(tǒng)結構中，傳統(tǒng)的備份技術在結構上也得到了長足的發(fā)展。從LANFree備份到無服務器備份，這些備份領域里的新興技術正在日漸成熟和完善。另外，一些系統(tǒng)基本工作機制也在逐步更新。雖然這些新技術在今天還存在著一定的問題和應用以及各方面的限制，但是相信在不久的將來，這些技術都將會廣泛應用于各種系統(tǒng)之中。參考文獻